继电保护数字仿真实验

继电保护数字仿真实验

一．线路距离保护数字仿真实验

1. 实验预习

电力系统线路距离保护的工作原理，接地距离保护与相间距离保护的区别，距离保护的整定。 2. 实验目的

仿真电力系统线路故障和距离保护动作。 3. 实验步骤

（1） 将dist_protection拷到电脑，进入PSCAD界面; （2） 打开dist_protection;

（3） 认识各个模块作用，双击文件界面的module’dist_relay1’（图1，将鼠标置于

module上，自动显示名字；或者图2，在workspace中找到该模块定义，双击进入模块），找到接地距离保护和相间距离保护部分；

图1

图2

（4） 学习控制元件（开关Two State Switch，拨盘Rotary switch等与control panel 的

对应关系），以Rotary switch与control panel 的对应关系为例。 a. 找到Rotary switch，图3

图3

b. 找到Control Panel, 图4

图4

c. 将Control Panel 粘贴到文件界面上；

d. 在Rotary switch ‘Fault Type’上点右键，如图5，选择Add as Control

图5

e. 将鼠标置于Control Panel上，点右键，有图6，选择Paste，有图7（模

型中已有）。这样就可以在Control Panel上面改变Fault Type了，其初始位置在Rotary switch设置中改变。

图6

图7

（5） 认识线路参数。在断路器B1处配置的距离I段的保护线路由LINE1和LINE2

共同构成，之所以分作两段，是便于设置故障点。

将鼠标置于线路模型上面，点右键，有图8。选择Edit Properties 可读取线路长度等参数。选择Edit Definition，可读取线路电阻等参数（点击运行后，依据Properties中的参数和Definition界面的物理参数自动算出）。

图8

（6） 断路器的控制

断路器（图9）名字B1与距离保护I段的输出变量B1对应（图10），B1由0变为1时，断路器断开。

图9

图10

（7） 运行。 4. 实验记录

（1） 故障瞬间及断路器断开瞬间的三相测量电压、电流； （2） 各个接地距离、相间距离保护测量阻抗的变化。

在dist_relay1模块中找到显示接地距离、相间距离保护测量阻抗和整定阻抗的两个XY_Plot，利用Plot右侧的滑竿可以清楚看到测量阻抗与整定阻抗的关系。注意记录的Plot要显示整个运行期间测量阻抗与整定阻抗的关系。

5. 实验分析

（1） dist_protection初始所设是何故障，由何种距离保护动作；

（2） 示例中I段整定阻抗是否与教材所授（教材3.106式）一致，整定阻抗的阻

抗角是否为线路阻抗角;

6. （1）按教材所授重新设置I段整定阻抗，要求整定阻抗的阻抗角为线路阻抗角；

（2）改变线路故障位置，使B1断开。 用图和数据说明已完成6.（1）（2）工作，需列出整定过程。 7. 设计断路器B1处距离保护II段。

用图和数据说明已完成7.工作，需列出整定过程。

二． 变压器纵差动保护

1. 实验预习

变压器纵差动保护的基本原理和接线方式，及其整定计算原则，习题6.5求解。 2. 实验目的

清楚（1）双绕组Yd11接线三相变压器模拟式纵差动保护原理接线，（2）如何根据采用的差动保护继电器、电流互感器变比整定动作电流。参见《电力系统继电保护习题集》习题6.5。 3. 实验步骤

（1） 将Transformer_protection拷到电脑，进入PSCAD界面; （2） 打开Transformer_protection;

（3） 认识各个模块作用,将各个模块图形粘贴到下面相应处，

a. 故障设置模块，如何设置不同类型故障； b. 电流互感器变比设置。

（4） 设计以下模块

a. 电流互感器二次电流相位校正； b. 计算流入继电器的电流； c. 继电器动作电流的整定；

d. 变压器纵差动保护是否动作的判定。

4. 实验记录

（1） 变压器外部的最大三相短路电流，并求出工频有效值；

（2） 变压器外部短路时，两侧电流互感器二次侧的电流（变压器Y侧记录的是电

流互感器三角形接线的线电流）及流入差动继电器的电流（将三个电流放在一张图上）；

（3） 变压器内部短路时，两侧电流互感器二次侧的电流（变压器Y侧记录的是电

流互感器三角形接线的线电流）及流入差动继电器的电流（将三个电流放在一张图上）。

5. 实验分析

（1） 求取4（1）的作用是什么；

（2） 由4（2）分析变压器外部短路时纵差动保护不动作的原因； （3） 由4（3）分析变压器内部短路时纵差动保护动作的原因。

三． 变压器的励磁涌流数字仿真实验

1. 实验预习

产生励磁涌流的原因，单相变压器与三相变压器励磁涌流的区别联系。 2. 实验目的

通过仿真清楚励磁涌流的产生原因，找到影响其形状和大小的因素，进行傅立叶分析分析其构成。 3. 实验步骤

（1） 将Current_in_rush拷到电脑，进入PSCAD界面; （2） 打开Current_in_rush; （3） 认识各个模块作用，

a. 知道怎么通过下面模块中的电压瞬时值设置合闸角 (Va为0时合闸角为0

度,Va为峰值时(鼠标置于显示图上峰值时刻任一点时可自动显示)合闸角为90度)，初始设为0，如图1所示；

图1. 合闸角设置

b. 增大下面模块的设置时间从而减小空载合闸时的剩磁（断路器跳开外部

电源后，磁通将随时间衰减），

图2. 变压器与外接电源断开时间设置

（4） 按初始条件运行，观察并记录变压器三相励磁电流，两相励磁电流差，三相磁通的变化；

（5） 使控制角为90度运行，观察并记录仿真结果； （6） 增大断路器断开时间（参见（3）b.），使断路器重新合上时的剩磁约为0，运

行，观察并记录仿真结果。

4. 实验记录

各种运行条件下的三相励磁电流，两相励磁电流差，三相磁通的变化。

（注意，将图粘贴在所交实验报告上，要求图形清晰可见，与实验分析结合能说明问题。为此，可取某变量的部分时间段曲线，而不是整个运行期间的。） 5. 实验分析

（1） 由图形简单分析单相励磁涌流的特点； （2） 由图形简单分析两相励磁涌流之差的特点； 6. 进一步思考

(1) 分别设置合闸角为0度和45度, 读取间断角, 在PSCAD元件库CSMF中找到FFT

元件，对单相励磁电流进行傅立叶分析，找到间断角与各次谐波含量的关系，绘制表格，类似于教材179页表6.1。

注意: a. 如何读取间断角

将饱和磁通（由变压器参数读取）、A相磁通置于同一张图上 (Graph1) 上, 读取合闸后第一周期两者交点时刻, 将A相磁通小于饱和磁通区段的两端时刻做差, 除以周期, 再乘以360度既可;

b. 如何读取谐波含量

读取第一个间断角时间段内较平滑的谐波含量变化曲线某点值.

(2) 为何教材上图6.12及图6.14的间断角小于180度, 而实验中的间断角可大于180

度?

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6pcx.html